2 / 11
Е.Г. Липихин, Д.В. Шевелев
2
Инженерный журнал: наука и инновации
# 10·2016
площадью около 850 м
2
потребуется не менее 100 кВт тепловой энер-
гии и около 3…4 кВт электрической. В данном случае для микроТЭЦ
основным видом вырабатываемой нагрузки будет тепловая, а произ-
веденное электричество является вторичным продуктом, производи-
мым по очень низкой себестоимости.
В качестве привода электрогенератора в микроТЭЦ обычно ис-
пользуются газопоршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС),
двигатели Стирлинга и газовые микротурбины [5]. Представленные
на рынке когенерационные установки на базе двигателей Стирлинга
и поршневых ДВС имеют недостаточную тепловую мощность для
энергоснабжения индивидуального жилого дома большой площади.
Для микроТЭЦ с газовыми микротурбинами отношение тепловой
мощности к электрической достаточно большое (до 5…6). Но при
приемлемой тепловой нагрузке вырабатываемая электрическая мощ-
ность явно избыточна (порядка 15…30 кВт).
Возможно создание микроТЭЦ на основе газовых микротурбин
измененной очередности процессов [6, 7]. По сравнению с микротур-
бинами, работающими по прямому циклу Брайтона, такие газотур-
бинные установки обладают следующими преимуществами:
•
горение топлива при атмосферном давлении позволяет исполь-
зовать топливный газ непосредственно из сетей газопотребления жилых
домов, в которых давление газа не превышает 29,4
⋅
10
–4
МПа [8];
•
отсутствие собственной камеры сгорания микротурбины
существенно упрощает и удешевляет конструкцию, так как создание
малоразмерных камер сгорания с эффективным процессом горения
достаточно затруднительно;
•
по сравнению со схемами когенерационных установок с
высокотемпературными газовоздушными теплообменными аппаратами
(регенераторы и воздухонагреватели) [9] теплонапряженное тепло-
обменное оборудование не используется, следовательно, надежность
установки выше, а стоимость ниже;
•
меньшие относительные зазоры в элементах проточной части
по сравнению с обычными микротурбинами вследствие бо́льших
объемных расходов рабочего тела позволяют повысить КПД
компрессора и турбины.
Цель работы — исследование возможности создания микроТЭЦ с
газовой микротурбиной измененной очередности процессов и выбор
оптимальных удельных параметров цикла.
Описание исследуемой схемы.
Схема микроТЭЦ представлена
на рис. 1. Атмосферный воздух подогревается в экономайзере
1
про-
дуктами сгорания, выходящими из компрессора
6
, и далее поступает
в горелку
2
, в которой топливо сжигается при атмосферном давле-